一种球轴承径向游隙测量方法及多参数自动测量仪

摘要

本专利公开了一种球轴承的径向游隙测量方法及内径、外径、游隙多参数自动测量仪，所述的游隙测量方法为间接测量法(游隙X＝D‑d‑2H)，无论保持架安装前还是安装后都可以测量而无需分球器。所述的多参数自动测量仪，包括料板部件、凸轮轴部件、机械手部件、下支承、测量头部件、出料道部件、挡料架部件、机械手阻止部件等，能实现在一个工位上快速地测量出轴承的内径、外径和径向游隙，并在下料时自动分选出不合格品，特别适合于装球后铆合前的半成品检测，分选出的不合格品能无损地拆套返修，减少损耗，提高产品合格率。

说明书

技术领域：

本技术涉及轴承制造领域的自动化检测技术和装备。

背景技术：

目前轴承行业检测球轴承径向游隙的方法，都是将内圈固定，然后在外圈上分别施加相反的作用力，同时测量外圈的位移量从而获得轴承的径向游隙；此方法无法实现对未装保持架的半成品轴承径向游隙的自动化检测，更无法实现在同一工位快速地检测轴承的内径、外径和径向游隙这三个轴承最重要参数。

发明内容：

本专利公开了一种球轴承径向游隙的测量方法及内径、外径、径向游隙多参数自动检测仪技术。

所述径向游隙测量方法与当前行业内所广泛采用的测量方法的区别在于，本技术采用间接测量法，其目的在于实现球轴承铆前径向游隙的自动化检测；球轴承铆前检测径向游隙的意义在于对检出的不合格品可以无损地拆套返修，减少损耗，降低成本。本测量方法包括三步：

步骤1，被测轴承外圈外圆定位，并保持内圈和外圈轴线水平，测量未装保持架的半成品轴承时将钢球置于下方；

步骤2，测量内圈内径(d)、外圈外径(D)、内圈内圆最低点的高度(H)；

步骤3，计算出径向游隙值(X)，X＝D-d-2H。

本测量方法在测量径向游隙时附加地也测量了内径、外径，因此球轴承的三个重要参数获得一次性检测，提高了效率，并能确保出厂产品合格率。

所述的球轴承多参数自动测量仪，采用全电动凸轮机构驱动，可以在一个工位自动且快速地测量出内径(d)、外径(D)、内圆高度(H)，并由系统计算出径向游隙(X)，下料过程中自动将不合格品分选出来。本测量仪由以下部分构成，包括：料板部件、凸轮轴部件、机械手部件、支承部件、测量头部件、出料道部件、挡料架部件、机械手阻止部件；所述料板部件、凸轮轴部件、机械手部件、支承部件、测量头部件、挡料架部件、机械手阻止部件均安装在机架台板上，所述出料道部件安装于机架台板下方与机架连接。

所述料板部件通过料板直角铁和内料板辅助角铁安装于机架台板上，有一内料板直接与料板直角铁及内料板辅助角铁连接；内料板上安装有4只形状不同的料道挡边，还安装有1只料道转角板；有一外料板通过4只螺钉和衬套安装于内料板上；内料板一侧安装有一内料板接长板。内料板、外料板及4只形状各异的料道挡边构成被测工件通道。

所述凸轮轴部件通过一涡轮减速器固定于机架台板上，减速器输入端连接伺服电机，输出轴上安装有分别用于驱动机械手部件的上料凸轮和用于驱动测量头部件的测量凸轮。

所述机械手部件通过一上料导轨垫固定于机架台板，上料导轨垫上安装有直线导轨，导轨上有一滑块，滑块上安装有上料基板，上料基板上安装有运料板和上料滚轮板座及挡料架滚轮支架；有一运料杆固定于运料板上，运料杆上安装有成对布置的4只可调节的运料指，在稍低一点的位置还安装有一对标准件托销；运料板上还安装有进料挡料指；上料滚轮板座上安装有上料滚轮板，其上安装有一滚轮；上料滚轮板座上还安装有一上料弹簧挂板；挡料架滚轮支架上安装有挡料架滚轮轴，其上安装有一滚轮。机械手在上料凸轮和弹簧的作用下左右往复，实现将料道内等待的工件送到测量位测量而后将已测的工件移至下料位。

所述支承部件由下支承座固定于机架台板，滑块座通过前方导向凸台可上下调节地固定在下支承座上，滑块座通过上方导向凸台可前后调节地固定有一外圈定位块，外圈定位块上水平地安装有2根用于外圈定位的陶瓷棒。

所述测量头部件通过两根水平布置的直线导轨安装于机架台板上，有一测量部件底板安装于直线导轨的滑块上，其上安装有测量导轨座；测量导轨座上安装有两根竖直布置的直线导轨，导轨的滑块上分别安装了外圆测量部件、内圆测量部件；测量导轨座上还安装有插拔滚轮轴支座，其上安装有插拔滚轮轴，轴上安装有一只滚轮；测量导轨座上还安装有2只传感器座，其上分别安装有测量外圈外圆直径和内圈内圆高度的传感器；测量部件底板上还安装有定位针部件。

所述外圆测量部件通过一根直线导轨竖直安装于测量导轨座上，有一外圆测量基板与直线导轨的2只滑块连接；外圆测量基板一侧安装有收张滚轮支架，支架上安装有测头收张滚轮轴，轴上串列安装有3只滚针轴承；外圆测量基板另一侧安装有外圆测力弹簧架，上侧安装有传感器调节螺钉板；外圆测量基板正面安装有振动电机支架，支架上安装有振动电机；外圆测量基板正面还安装了外圆测臂，测臂上安装有外圆测头。

所述内圆测量部件通过一根直线导轨竖直安装于测量导轨座上，内圆高度测量基板与直线导轨的2只滑块连接；内圆高度测量基板的下部导向槽中安装有高度测臂，高度测臂端部夹持有一只高度测量棒；内圆高度测量基板上部安装有振动电机支架，支架上安装有一只振动电机；内圆高度测量基板顶部安装有传感器调节螺钉板，螺钉板上还安装有一测力弹簧托盘；内圆高度测量基板中部还安装有一内径测量部件，所述内径测量部件通过内径测量基板上下可调地连接于内圆高度测量基板上，内径测量基板下部安装有内径测臂转轴，转轴上通过2只轴承连接内径测臂，测臂的水平臂端部安装有内径测头，竖直臂上安装有测头收张拨爪；内径测量基板上部安装有内径传感器座，传感器座中夹持有内径传感器。

所述定位针部件通过定位架安装在测量部件底板上，定位架上安装有可上下左右调节的定位板，定位板的2孔中穿入一根定位针，定位针上套有一根弹簧作用于定位板和定位针上。

所述出料道部件通过出料道内板与机架连接，分选板通过分选板转销可转动地连接于出料道内板，分选板复位顶杆在复位弹簧作用下顶在分选板一侧，分选顶杆通过分选电磁铁作用于另一侧，电磁铁通过电磁铁板连接于出料道内板。

所述挡料架部件通过挡料架转轴连接在机架台板上，有一挡料架臂安装于挡料架转轴上，挡料架臂的导向槽中安装有挡料架螺杆，螺杆上安装有挡料架可调块，可调块上安装有尼龙套；挡料架臂上还安装有挡料滚轮触片和螺杆锁紧片。

所述机械手阻止部件通过电磁铁支架安装于机架台板上，支架上安装有电磁铁，有一根电磁铁顶杆安装于电磁铁支架和电磁铁中，电磁铁顶杆上套有一只压簧作用于电磁铁支架和电磁铁顶杆上。

附图说明：

图1——径向游隙测量原理示意图；

图2——本自动测量仪总装图(已揭掉外罩)；

图3——料板部件；

图4——凸轮轴部件；

图5——机械手部件；

图6——支承部件；

图7——测量头部件；

图8——外圆测量部件；

图9——内圆测量部件；

图10——定位针部件；

图11——出料道部件；

图12——挡料架部件；

图13——机械手阻止部件。

附图中编号注释：

1——料板部件，2——驱动部件，3——机械手部件，4——支承部件，5——测量头部件，6——出料道部件，7——挡料架部件，8——机械手阻止部件，9——机架台板，10——料板直角铁，11——内料板辅助角铁，12——内料板，13——料道挡边，14——料道转角板，15——外料板，16——内料板接长板，17——涡轮减速器，18——上料凸轮，19——测量凸轮，20——上料导轨垫，21——上料基板，22——运料板，23——上料滚轮板座，24——挡料架滚轮支架，25——运料杆，26——运料指，27——标准件托销，28——进料挡料指，29——上料滚轮板，30——上料弹簧挂板，31——挡料架滚轮轴，32——下支承座，33——滑块座，34——外圆定位块，35——陶瓷棒，36——测量部件底板，37——测量导轨座，38——外圆测量部件，39——内圆测量部件，40——插拔滚轮轴支座，41——传感器座，42——传感器，43——定位针部件，44——外圆测量基板，45——收张滚轮支架，46——收张滚轮轴，47——外圆测力弹簧架，48——传感器调节螺钉板，49——振动电机支架，50——振动电机，51——外圆测臂，52——外圆测头，53——内圆高度测量基板，54——高度测臂，55——高度测量棒，56——测力弹簧托盘，57——内径测量基板，58——内径测臂转轴，59——内径测臂，60——内径测头，61——测头收张拨爪，62——内径传感器座，63——定位架，64——定位板，65——定位针，66——出料道内板，67——分选板，68——分选板转销，69——分选板复位顶杆，70——分选顶杆，71——电磁铁，72——挡料架转轴，73——挡料架臂，74——挡料架螺杆，75——可调块，76——尼龙套，77——挡料滚轮触片，78——螺杆锁紧片，79——电磁铁支架，80——电磁铁顶杆。

具体实施方式：

本专利所公开的一种球轴承径向游隙测量方法可以通过本专利所公开的球轴承多参数自动测量仪具体实现。具体实现过程为：被测轴承连续进入料板部件(1)垂直通道，并一直落下到被挡料架部件(7)上的可调块(75)上的尼龙套(76)挡住，此时被挡住的一只轴承作为垫底，其上面的一只轴承为待测轴承，其正对着料板部件(1)中的横向通道并处于机械手部件(3)上的一对运料指之间，在驱动部件的上料凸轮(18)及弹簧作用下机械手部件向右运动从而将待测轴承移到测量位并置于支承部件(4)的定位陶瓷棒(35)上，同时机械手部件右移到接近终点时机械手部件的挡料滚轮推动挡料架臂(73)摆动将原垫底轴承释放并落入出料道部件(6)；出料道部件中的分选板(67)受电磁铁(71)控制，如当前轴承为不合格品则电磁铁得电，通过分选顶杆(70)推动分选板使其向左倾斜，不合格品从左侧料道滚出，合格品则相反；接着测量头部件(5)在测量凸轮(19)的轴向凸轮部分(测量凸轮包含轴向凸轮和径向凸轮两部分)及弹簧作用下向前移动，定位针部件(43)上的定位针(65)在弹簧作用下推动待测轴承外圈使轴承前移并轴向定位于支承部件的定位块(34)内侧面，同时内圆高度测量棒(55)、内径侧头(60)也插入轴承内孔，外径侧头(52)同时移到轴承正上方；然后在测量凸轮的径向凸轮部分及弹簧作用下高度测量棒(55)下移压住内圈孔并将内圈定位到与外圈轴线平行，内径测头释放接触于内孔正上方，之后外径测头继续下移接触于外圈正上方；随后测量系统读取外径(D)、内径(d)、内圆高度(H)测量值并计算出径向游隙(X＝D-d-2H)。驱动部件(2)的凸轮继续转动，在测量凸轮作用下各测头收起并随测量头部件退出被测轴承，而后机械手部件在上料凸轮作用下左移将已测轴承移回料板部件的垂直通道并落下被挡料架部件的尼龙套挡住成为新的垫底轴承等待下一循环时被释放。

本专利公开的球轴承多参数自动测量仪采用全电动凸轮机构驱动(如图2)，可以在一个工位自动且快速地(单次循环时间2.5秒)测量出内径(d)、外径(D)、内圆高度(H)(如图1)，并由系统计算出径向游隙(X＝D-d-2H)，下料过程中自动将不合格品分选出来。本测量仪由以下部分构成，包括：料板部件(1)、凸轮轴部件(2)、机械手部件(3)、支承部件(4)、测量头部件(5)、出料道部件(6)、挡料架部件(7)、机械手阻止部件(8)；所述料板部件、凸轮轴部件、机械手部件、支承部件、测量头部件、挡料架部件、机械手阻止部件均安装在机架台板(9)上，所述出料道部件安装于机架台板下方与机架连接。

所述料板部件(1)(如图3)通过料板直角铁(10)和内料板辅助角铁(11)安装于机架台板(9)上，有一内料板(12)直接与料板直角铁及内料板辅助角铁连接；内料板上安装有4只形状不同的料道挡边(13)，还安装有1只料道转角板(14)；有一外料板(15)通过4只螺钉和衬套安装于内料板上；内料板一侧安装有一内料板接长板(16)。内料板、外料板及4只形状各异的料道挡边构成被测轴承通道，根据被测轴承尺寸不同，料道挡边位置可以调整，必要时还需更换不同高度的衬套。

所述凸轮轴部件(2)(如图4)通过一涡轮减速器(17)固定于机架台板(9)上，是整台仪器的动力来源。减速器输入端连接伺服电机，输出轴上安装有分别用于驱动机械手部件(3)的上料凸轮(18)和用于驱动测量头部件的测量凸轮(19)，测量凸轮包括径向凸轮和轴向凸轮两部分。采用伺服电机驱动可以方便准确地将凸轮停止在需要的位置，利于各部分的调整并能实现不合格轴承的二次测量确认。

所述机械手部件(3)(如图5)通过一上料导轨垫固定于机架台板(9)，上料导轨垫上安装有直线导轨，导轨上有一滑块，滑块上安装有上料基板(21)，上料基板上安装有运料板(22)和上料滚轮板座(23)及挡料架滚轮支架(24)；有一运料杆(25)固定于运料板上，运料杆上安装有成对布置的4只可调节的运料指(26)，左边一对用于被测轴承的移动，右边一对与在稍低一点的位置安装的一对标准件托销(27)共同实现标准件的存放和移动；运料板上还安装有进料挡料指(28)，当机械手右移时用于挡住上方的轴承；上料滚轮板座上安装有上料滚轮板(29)，其上安装有一滚轮；上料滚轮板座上还安装有一上料弹簧挂板(30)；挡料架滚轮支架上安装有挡料架滚轮轴(31)，其上安装有一滚轮，机械手右移到接近终点时滚轮压动挡料架触片(77)使挡料架摆动以释放当前的垫底轴承。机械手部件在上料凸轮和弹簧的作用下左右往复，实现将料道内等待的工件送到测量位测量而后将已测的工件移至下料位。

所述支承部件(4)(如图6)由下支承座(32)固定于机架台板(9)，滑块座(33)通过前方导向凸台固定在下支承座上，根据被测轴承外径可上下调节，滑块座通过上方导向凸台固定有一外圈定位块(34)，定位块可根据被测轴承宽度前后调节，外圈定位块上水平地安装有2根用于外圈定位的陶瓷棒(35)。

所述测量头部件(5)(如图7)通过两根水平布置的直线导轨安装于机架台板(9)上，有一测量部件底板(36)安装于直线导轨的滑块上，其上安装有测量导轨座(37)；测量导轨座上安装有两根竖直布置的直线导轨，导轨的滑块上分别安装了外圆测量部件(38)、内圆测量部件(39)；测量导轨座上还安装有插拔滚轮轴支座(40)，其上安装有插拔滚轮轴，轴上安装有一只滚轮，测量凸轮(19)的轴向凸轮部分作用于该滚轮，控制测量头部件整体地前后移动以实现测头的插入/退出被测轴承；测量导轨座上还安装有2只传感器座(41)，其上分别安装有测量外圈外圆直径和内圈内圆高度的传感器(42)；测量部件底板上还安装有定位针部件(43)。

所述外圆测量部件(38)(如图8)通过一根直线导轨竖直安装于测量导轨座(37)上，有一外圆测量基板(44)与直线导轨的2只滑块连接；外圆测量基板一侧安装有收张滚轮支架(45)，支架上安装有测头收张滚轮轴(46)，轴上串列安装有3只滚针轴承，测量凸轮(19)的径向凸轮部分作用于滚针轴承，从而驱动外圆测量部件上下移动并带动内圆测量部件(39)顺序地上下移动，以实现测头的收张运动；外圆测量基板另一侧安装有外圆测力弹簧架(47)，上侧安装有传感器调节螺钉板(48)；外圆测量基板正面安装有振动电机支架(49)，支架上安装有振动电机；外圆测量基板正面还安装了外圆测臂(51)，测臂上安装有外圆测头(52)。

所述内圆测量部件(39)(如图9)通过一根直线导轨竖直安装于测量导轨座(37)上，内圆高度测量基板(53)与直线导轨的2只滑块连接；内圆高度测量基板的下部导向槽中安装有高度测臂(54)，高度测臂端部夹持有一只高度测量棒(55)；内圆高度测量基板上部安装有振动电机支架，支架上安装有一只振动电机；内圆高度测量基板顶部安装有传感器调节螺钉板，螺钉板上还安装有一测力弹簧托盘(56)；内圆高度测量基板中部还安装有一内径测量部件，所述内径测量部件通过内径测量基板(57)上下可调地连接于内圆高度测量基板(53)上，内径测量基板下部安装有内径测臂转轴(58)，转轴上通过2只轴承连接内径测臂(59)，测臂的水平臂端部安装有内径测头(60)，竖直臂上安装有测头收张拨爪(61)；内径测量基板上部安装有内径传感器座(62)，传感器座中夹持有内径传感器。

所述定位针部件(43)(如图10)通过定位架(63)安装在测量部件底板(36)上，定位架上安装有可上下左右调节的定位板(64)，定位板的2孔中穿入一根定位针(65)，定位针上套有一根弹簧作用于定位板和定位针上。定位针部件随测量头部件一起前后移动，定位针前端作用于被测轴承外圈端面并将其压向定位面获得轴向定位。

所述出料道部件(6)(如图11)通过出料道内板(66)与机架连接，分选板(67)通过分选板转销(68)可转动地连接于出料道内板，分选板复位顶杆(69)在复位弹簧作用下顶在分选板一侧，分选顶杆(70)通过分选电磁铁(71)作用于另一侧，电磁铁通过电磁铁板连接于出料道内板。已测轴承被挡料架部件(7)释放后下落于分选板上，分选板的倾斜方向受控于分选电磁铁，本轴承测量合格时电磁铁不得电，分选板在复位顶杆作用下向右倾斜，轴承向右滚出；反之，本轴承不合格时电磁铁得电，分选板向左倾斜，轴承向左滚出。

所述挡料架部件(7)(如图12)通过挡料架转轴(72)连接在机架台板(9)上，有一挡料架臂(73)安装于挡料架转轴上，挡料架臂的导向槽中安装有挡料架螺杆(74)，螺杆上安装有挡料架可调块(75)，可调块上安装有尼龙套(76)；挡料架臂上还安装有挡料滚轮触片(77)和螺杆锁紧片(78)。挡料架部件受机械手部件(3)中的挡料滚轮轴上的滚轮作用绕挡料架转轴前后摆动，当机械手部件上料至接近终点时滚轮压向挡料滚轮触片，挡料架向后摆以释放被挡住的已测轴承。

所述机械手阻止部件(8)(如图13)通过电磁铁支架(79)安装于机架台板(9)上，支架上安装有电磁铁，有一根电磁铁顶杆(80)安装于电磁铁支架和电磁铁中，电磁铁顶杆上套有一只压簧作用于电磁铁支架和电磁铁顶杆上。当需要进行标准件校对时，电磁铁得电，顶杆伸出挡住机械手部件中的上料弹簧挂板(30)从而阻止了机械手的上料运动使其停在原位，此时处于运料杆(25)右侧一对运料指之间并托于标准件托销(27)上的标准件正好处于测量位置，此次循环将测量标准件的值并用于自动校准本测量仪。